книги из ГПНТБ / Скорощинский, Вацлав Флорианович. Пособие лебедчику и матросу земснаряда учебное пособие курсовой сети пароходств

называемые свальными течениями. Эти течения, а так­

же искривление судового хода на перекатах очень неблагопри­ ятны для судоходства.

Перекаты перевального типа с сильно развитой затонской частью нижней плесовой лощины затруднительны для судоход­ ства. На них струи воды растекаются с седловины переката

Рис. 42. Схема переката:

няет проходящие суда в сторону верхнего побочня.

Более затруднительными для судоходства являются перекаты типа россыпей, характеризующиеся отсутствием каких-либо

определенных форм рельефа и состоящие из многочисленных осередков и шалыг. На них нет явно выраженного судового хо-

82

да и его приходится поддерживать искусственно. Имеются и другие типы перекатов.

Кроме наносных отмелей, в русле бывают каменистые отло­ жения, называемые порогами, а также скопления камней,

называемые шиверами или заборами.

Возникновение в речных руслах перекатов происходит по многим причинам.

Они образуются на реках в местах, где уменьшается транс­

портирующая способность потока из-за уменьшения уклонов и

связанного с этим уменьшения скоростей течения. Выпадение наносов’ может происходить также вследствие подпорных явле­ ний, которые возникают в период половодья, а также в райо­ нах сужения поймы реки, при впадении притоков, на поворо­ тах русла (выше поворота), при распластывании паводка в мес­ тах расширения долины реки и в результате местного перенасы­ щения потока наносами.

Перекаты могут также образоваться при несовпадении те­ чения в половодье и межень, в результате высыпок из оврагов

и речек. Имеется и ряд других причин образования перекатов. Режимы перекатов и плесов тесно связаны. В половодье на

перекатах накапливаются наносы и одновременно углубляются плесы, а при низкой, воде в межень перекаты размываются, а

плесы заносятся.

. Перекаты являются относительно устойчивой .формой русло­

вого рельефа. Они поддерживаются циркуляционными течения­ ми в реках при определенных формах коренных берегов и распо­ ложения песчаных отложений. Наряду с этим при известных

условиях эти течения могут привести к значительному снижению гребня переката и в результате этого к преобразованию переката в перевал и даже к его полному размыву.

Выявление условий, при которых происходит естественное

углубление перекатов, имеет большое значение для улучшения судоходных условий.

Характерной особенностью каждого переката является то, что он вызывает подпор течения в меженном потоке реки, вслед­ ствие чего на гребне переката уклон поверхности потока больше,

чем на плесе. Перекаты могут перемещаться вниз по течению. Скорость перемещения может быть различной, причем отдель­

ные побочни, составляющие перекат, попадая в неодинаковые условия по размыву и отложению наносов, изменяют свои раз­ меры и передвигаются с разными скоростями. Форма и режим

каждого переката при этом изменяются.

Одним из основных видов путевых работ для улучшения

судоходных условий на реках являются широко применяемые дноуглубительные работы, активно воз.уействующие на форму перекатов и изменяющие ее в желаемом направлении.

На реках, где производятся путевые работы, поддерживают­

ся дифференцированные глубины.

83

Для отдельных участков рек утверждаются кривые или таб­

лицы дифференцированных глубин, в которых определенному

уровню воды соответствует определенная глубина. По этим за­ висимостям, зная уровень воды, определяют дифференцирован­ ные глубины, которые должны обеспечиваться яри данном уров­ не -воды. Чем выше уровень воды в реке, тем большая глубина должна поддерживаться.

При низких уровнях (воды, которые наступают в меженный период навигации, должны поддерживаться планируемые г а -

рантированные габариты судового хода (глубина, шири­ на и радиус закругления), являющиеся самыми минимальными.

Развитие дноуглубительных работ. Судоходные условия на

реках обеспечиваются как с помощью регулирования стока пу­

тем создания водохранилищ для задержания паводковых вод, чтобы затем равномерно расходовать их в период межени, шлю­ зования рек, выправительных работ, так и производством зем­ лечерпательных дноуглубительных работ. Эти мероприятия в большинстве случаев применяются в комплексе.

До 80-х годов прошлого столетия глубины на реках поддер­ живались временными выправительными сооружениями легкого типа и примитивными снарядами, рассчитанными на использо­

вание силы течения реки. Затем преимущество отдавалось то выправительным, то землечерпательным работам, которые про­

водились главным образом обособленно, только начиная с 30-х годов нынешнего столетия стали проводить землечерпатель­ ные работы (вместе с выправительными. В последнее время при­ меняют выправительные сооружения в виде дамб из грунта,

извлекаемого земснарядами при выполнении дноуглубительных

работ.

Широкий размах получила в нашей стране реконструкция рек путем постройки на них крупных гидроузлов с целью комп­ лексного использования (водных ресурсов: для выработки элек­ троэнергии, улучшения судоходных условий, орошения, водо­ снабжения и др. В результате постройки гидроузлов и созда­ ния водохранилищ резко улучшены судоходные условия на

Волге, Каме, Днепре, Дону и других реках.

Землечерпательные работы являются важнейшей составной частью путевых работ, проводимых на водных путях с целью систематического улучшения судоходных условий и поддержа­ ния дифференцированных и гарантированных габаритов судо­ вого хода, а также обеспечения подходов к портам, пристаням, затонам и поддержания глубин на их акваториях. Землечерпа­ ние необходимо и в условиях зарегулированного стока.

Дноуглубительные работы на наших реках с песчаным рус­ лом начали проводиться с начала прошлого столетия. Для этого сперва использовали лопаты и ручные черпаки. Затем перешли к передвижным плотинам и снарядам, разрыхляющим грунт или направляющим течение так. что оно размывало дно в нуж-

84

ном месте. К таким снарядам относится и мелепробивная ма­ шина купца Бухтеева, применявшаяся в 1809 году на Днепре и затем на Волге, представлявшая собой опускную плотину,

передвигавшуюся на судах.

С 1847 года применялась «чистительная машина» купца Крохоткина, она имела вид грабель, опускавшихся на дно сквозь прорезь в корпусе деревянного судна. Приводилась в

движение она вручную. Широко применялись на Волге с

1872 года передвижные плотины инж. Янковского.

Однако сколько-нибудь существенных результатов подоб­ ными примитивными средствами нельзя было добиться, и ре­ ки в то время находились почти в естественном состоянии.

С конца 80-х годов основное внимание было обращено на строительство капитальных выправительных сооружений. Хо­ рошие результаты от выправительных работ были получены инж. В. М. Лохтиным на Днестре, инж. Н. С. Лелявским на ре­ ках Днепровского бассейна, инж. А. И. Легуном на Дону. На Волге выпра'вительные работы не дали положительных ре­ зультатов, а установка долговременных сооружений на отдель­ ных перекатах вызвала лишь перемещение мелких мест на фар­ ватер и не привела к улучшению транзитных глубин. Все это объясняется тем, что не было достаточных знаний законов фор­ мирования русла и. рациональной методики выправления рек.

Имевшиеся в то время земснаряды использовали главным образом на внетранзитных работах, а отдельные перекаты раз­ рабатывали только в период низких меженных уровней воды,

что не увеличивало для судоходства транзитные глубины.

Впервые ощутимые' результаты были получены от земле­ черпательных работ на Волге в 1897 году, когда с их помощью была выдержана глубина 0,95 см при уровнях воды на 20 см ни­ же, чем в 1891 году, когда глубины на плесе от Нижнего Нов­ города до Казани падали до 50 см и судоходство приостанови­ лось. Хорошие результаты от землечерпания, проводимого в тот

период инж. Н. П. Пузыревским, были получены и на Дону. За широкое внедрение землечерпания выступили проф.

В. Е. Тимонов и инж. В. Г. Клейбер. В 1900 году по докладу проф. В. Е. Тимонова VIII международный конгресс по судо­ ходству в Париже признал рациональным применение земле­ черпания на больших реках с малым уклоном.

На плесе Волги от Нижнего Новгорода до Камского Устья в 1902 году землечерпательными работами, руководимыми инж. В. Г. Клейбер, был достигнут небывалый успех. Глубина была доведена до 1,8 м, т. е. вдвое больше существовавшей. Это послужило началом широкого применения землечерпания на

реках для разработки на них лимитирующих перекатов. К

1913—1914 .гг. на всех судоходных реках дноуглубление с по­ мощью землечерпания уже было организовано по системе инж.

В. Г. Клейбера.

85

Сущность организации землечерпательных работ по систе­

ме инж. В. Г. Клейбера заключалась в предварительном углуб­

лении лимитирующих перекатов до наступления меженных (низ­ ких) уровней воды, организации изысканий и информации о глубинах для своевременного выявления лимитирующих пере­

катов и для обоснованного проектирования прорезей. Законо­ мерности в очередности разработки перекатов установлено не было, и в результате этого при высоких уровнях воды часто происходило снижение транзитной глубины до гарантирован­

ной.

Этот недостаток в 1938—1939 гг. был устранен инж. Л. И. Кустовым, который предложил организовать путевые ра­ боты на плесе для поддержания дифференцированных глубин, зависящих от уровня воды. Внедрение дифференцированной га­ рантии глубин значительно увеличило средненавигационную глубину и повысило использование тоннажа транспортного фло­

та. Предложение инж. Л. И. Кустова позволило установить оче­ редность разработки перекатов, исходя из необходимости его углубления до наступления для каждого переката уровня, нор мирующего плес.

С конца 30-х годов стали проводиться на водных путях дно­ углубительные работы капитального характера по коренному

улучшению судовых ходов на отдельных затруднительных пере­ катах, без чего нельзя было добиться дальнейшего повышения

транзитных глубин.

Идею капитального улучшения перекатов путем дноуглуб­ ления высказал еще в конце прошлого столетия проф. В. Е. Ти­

монов, однако тогда она не получила признания, так как боль­ шинство гидротехников тех времен, опираясь на западно-евро­ пейский опыт, высказывались за сплошное выправление рек.

Метод коренного улучшения судоходных условий путем про­ ведения дноуглубительных работ капитального характера заклю­ чается в проведении на перекатах землечерпательных работ в комплексе с выправительными, скалоуборочными и дноочис­ тительными работами с целью создания на них удобных для судоходства и устойчивых форм переката. Работы эти выпол­

няют непременно с таким расчетом, чтобы после достижения на улучшаемых перекатах заданных габаритов не производить на них в последующие годы дноуглубительные работы или свести их до минимального объема.

Водомерные посты и уровни воды. Путевые работы на ре­

ках, в том числе и землечерпательные, проводят с учетом уров­ ней воды.

По изменению уровней воды следят за прибылью или убы­ лью воды в реке.

Для наблюдения за состоянием уровней воды, которые все время изменяются, на реках устраивают специальные водомер­

ные посты, на которых ежедневно замеряют и записывают уро-

86

вень воды. Результаты наблюдений обрабатывают в виде гра­ фиков, показывающих колебания уровней воды за отдельные

.годы. Этот материал необходим для оценки характера навига­ ции, ее водности, для организации путевых работ на реках. Кроме наблюдений за колебаниями уровней воды, на водомер­ ных постах наблюдают за температурой, появлением осеннего и весеннего ледохода, ледостава и т. д.

Простейший водомерный пост представляет собой ряд

свай, забитых на откосе берега, причем нижняя свая забивается так, что головка ее находится на высоте наинизшего уровня воды, наблюдавшегося в реке. Превышение одной головки сваи

.над другой точно замеряют, а для головки нижней сваи с по­ мощью геодезических приборов и геодезической сети устанавли­ вают превышение над уровнем моря. Это превышение называет­ ся абсолютной отметкой. При замере уровня опреде­

ляют превышение уровня на каждый день над наинизшей сваей,

.используя для этого по мере изменения уровней вышележащие сваи поста. Высокие уровни замеряют над > верхней сва­ ей и к полученной величине прибавляют превышение этой сваи над самой нижней. Уровень нижней сваи называется нулем

графика водпоста.

Кроме свайных, имеются реечные водпосты, на которых уро­ вень отсчитывается непосредственно по рейке, а также водпосты с автоматической записью уровней.

Водомерные посты устанавливают также и на перекатах, наблюдение на которых ведут работники обстановки. Времен­ ные речные водомерные посты устанавливают на перекатах на время работы на них изыскательской партии и земснаряда.

В практике организации путевых работ различают рабо­

чий. проектный и срезочный уровни воды.

Рабочим уровнем называется уровень воды, при ко­ тором производятся или производились изыскательские, дно­ углубительные, выправительные и другие работы.

Проектным называется уровень воды, установ­ ленный для данной реки или ее участка. При проектном уровне должны быть обеспечены запланированные гарантированные га­ бариты судового хода. Это исходный уровень при определении

потребных технических средств для поддержания гарантирован­ ных габаритов пути. Снижение фактического уровня ниже про­

ектного не снижает требований поддержания гарантированных габаритов, но указывает, что в этом случае для поддержания гарантированных габаритов требуется больше технических средств, чем планировалось.

За проектный уровень принимается уровень воды, близкий

к самым низким наблюдавшимся уровням и имеющий обеспе­

ченность ,80—99% в среднемноголетнем разрезе за навигацион­ ный период. Под обеспеченностью понимается выражен­ ная в процентах от всего рассматриваемого периода продолжи­

87

тельность стояния уровня воды, равная определенной отметке и выше нее.

Срезочным уровнем называется постоянный уровень воды, к которому приводятся материалы изысканий при состав­ лении планов перекатов, акваторий затонов и т. и. Срезочный уровень большей частью совпадает с проектным.

Разность в отметках рабочего и проектного (или срезочного)

уровней называется срезкой. Когда рабочий уровень выше проектного (срезочного), то срезка имеет положительное значе­ ние, а если рабочий уровень ниже проектного, то срезка являет­ ся величиной отрицательной.

Проектным дном называется поверхность дна речного русла в пределах разрабатываемой прорези или акватории, на которой с помощью дноуглубительных работ должна быть обес­

печена заданная (проектная) глубина от проектного уровня. Для определения глубины разработки переката изыска­

тельская партия устанавливает от рабочего уровня воды во­ домерные колья, относительно головок которых дается вели­ чина срезки, т. е. величина превышения рабочего уровня воды над проектным в момент их установки. Когда земснаряд придет

на перекат, замеряют превышение' фактического уровня воды над головкой кола и определяют срезку, с учетом которой определяется глубина разработки. Глубина разработки склады­ вается из величины замеренной срезки и заданной глубины,

записанной в наряд-задании (гарантированная глубина, увели­ ченная на некоторый запас глубины на условия работы).

Водомерные колья наносят на план переката при помощи условных обозначений.

Планы перекатов. Участки реки изображаются на планах, составляемых русловыми изыскательскими партиями, на основа­ нии съемок и промеров глубин.

Планы составляют в определенном масштабе, показываю­ щем, во сколько раз уменьшено изображение снимаемого участ­ ка реки по сравнению с его размерами в натуре. Например, масштаб 1Т0000 обозначает, что 1 см. плана равняется 10000 см, или 100 м.

На планах наносят линии равных глубин, называемые изо­ батами 10 (см. рис. 42), с помощью которых можно, устано­ вить мелкие и глубокие места.

Так как глубины на реке изменяются в зависимости от изме­ нения уровня воды, то на планах глубины обозначают относи­ тельно постоянного уровня воды, за который принимается про­ ектный. Для этого при составлении плана производят срезку фактических глубин (из фактической глубины вычитают срез­ ку). Если в момент съемки плана переката уровень воды будет выше проектного на 1 м, то фактически замеренная глубина.в 1,5 м будет изображена на плане изобатой 0,5 м, глубина в 2 м~

изобатой 1,0 м и т. д. Особо выделяется (толщиной или цве-

88

том) изобата, соответствующая проектной глубине. На изобатах выписывают цифровые значения глубин, которым они соответ­ ствуют. Изобаты изображают также условными линиями. Меж­ ду отдельными изобатами глубины имеют промежуточное зна­ чение. Изобаты, располагающиеся выше нулевой изобаты, об­ рисовывают берега, острова, побочни и другие элементы русла, находящиеся выше срезочного (проектного) уровня. Такие 'изо­ баты называются сухим и изобатами, их обозначают со­ ответствующими цифрами со знаком 4~.

Для определения возвышения фактического (рабочего) уров­ ня воды над проектным (срезки) на перекатах устанавливают реперы в виде зарытых в землю свай, головки которых возвы­ шаются над проектным уровнем на заранее измеренную вели­ чину. При промерах глубин определяют возвышение фактичес­

кого уровня над репером, а зная возвышение репера над проект­ ным уровнем, легко высчитать срезку. Срезку записывают на плане переката. По ней можно легко определить по плану фак­ тические глубины, бывшие в момент съемки. Для этого к глу­ бинам, определенным по плану, необходимо добавить срезку.

На планах перекатов условными обозначениями указывают расстановку знаков судоходной обстановки.

На основе съемок отдельных участков реки составляют лоцманские карты, на которых изображают все перекаты, пере­ валы, плесы, основные и второстепенные хода, пристани, зато­

ны и сооружения, возведенные в реке, и прибрежные населен­ ные пункты. На лоцманской карте наносят также расстояние в километрах по фарватеру обычно от устья реки.

Прорези и их створы. Часть переката, углубляемая для про­ хода судов, называется прорезью.

Большое значение для эффективности дноуглубительных работ и создания хороших условий для судоходства имеет пра­

вильность прокладки (трассирования) прорезей.

Прорези должны иметь габаритные ширину, глубину и ра­ диус закругления, быть устойчивыми и удобными для прохода по ним судов и проводки плотов.

Проектируют прорези на основании тщательного и всесто­ роннего анализа состояния перекатов и их переформирования за ряд лет.

В практике проведения дноуглубительных работ на перека­ тах сложились определенные методы трассирования прорезей.

Прорезь обычно стараются запроектировать по направлению течения, чтобы избежать действия на нее поперечных свальных течений. В случае необходимости для удобства захода судов вверху и внизу прорези делают соответствующие расширения. Прорези, как правило, делают прямолинейными. Верхнюю часть прорези располагают в наиболее глубокой части верхней пле­ совой лощйны и плавно с ней сопрягают, для чего эту часть про­ рези целесообразно расширить и переуглубить. Нижнюю часть

89

прорези переуглубляют для того, чтобы в прорезь могли захо­ дить суда, идущие снизу. Плавное сопряжение дна прорези с плесовыми лощинами уменьшает рыскливость судов.

Большое значение при разработке прорезей, имеет правиль­ ная укладка грунта. Как правило, этот грунт’при транспорти­ ровке его при помощи плавучего грунтопровода или лотка ук­

ладывают в виде сплошных валов за верхней кромкой прорези на верхнем побочне, перекрывая затонскую часть. В этом слу­ чае отвалы грунта образуют дамбы, играющие роль выправительных сооружений, устраняющих перелив воды в затонскую

часть и тем самым способствующих устойчивости прорези.

При шаландовом способе транспортировки грунта его ук­ ладывают в затонской части или в плесовых лощинах.

Отвалы грунта не должны создавать в реке осередков, на которые могут наваливаться проходящие суда, и особенно, плоты.

Кроме прорытия прорезей, земснаряды на реках используют для срезки выдвигающихся в судовой ход побочней кос и шалыг. Такие работы называют подрезками.

Границы углубляемого участйа на реке обозначают ство­

рами, представляющими собой парные вехи, устанавливае­ мые вертикально.

Помещают створы около створных кольев, которые забивает в грунт русловая изыскательская партия.

По расположению и назначению створы делятся на продоль­

ные 13, 14, 15, 16 (см. рис. 42) и поперечные 17, 18. Поперечные створы располагают под углом 90° к продольным..

Продольные створы указывают кромки прорези, границы

подрезок, оси или гребни траншей при траншейном способе ра­ боты и оси выправительных сооружений (и отвалов грунта).

Поперечные створы служат для обозначения начала, конца и переломов прорези, точек перехода с одних продольных створ на другие, а также для контроля за движением земснаряда по длине прорези.

Створы, находящиеся впереди земснаряда, называют пе­ редними, сзади — задними.

Для того чтобы створные колья было легко найти на мест­ ности, их снабжают соответствующими надписями, а местопо­ ложение их и створные линии наносят на план переката.

Створные вехи представляют собой строганые сосновые жерди диаметром 5—8 см и длиной 5—6 м, на нижний конец которых надет заостренный наконечник, а на верхнем укреплен круглый диск из кровельного железа диаметром 25—30 см. Эти диски

створа таким образом, чтобы он был хорошо виден на данном фоне местности, например на темном фоне диски устанавлива­ ют белой стороной к земснаряду, на светлом — темной.

90

Ночью на створных вехах зажигают фонари, которые подве­ шивают таким образом, чтобы передний фонарь был ниже зад­

него на 1,5—2,0 м.

Для достаточной чувствительности створной линии между

створными вехами должно быть определенное расстояние. При

изменении длины створной линии от 250 до 2000 м расстояние между вехами изменяется в зависимости от ширины прорези и способа работы (папильонажного или траншейного) в пределах

от 20 до 500 м.

Если береговые створы установить невозможно, применяют плавучие. Для этой цели на створной линии в 4—5 точках, на­

ходящихся в пределах прорези, устанавливают плавучие вехи,

удерживаемые при помощи груза. Местонахождение вех пла­ вучего' створа закрепляют на берегу двумя парами пересекаю­ щихся створов. Между створными вехами выставляют вспомо­

гательные вехи, по которым устанавливают створную линию в ночное время, освещая их прожектором.

Для того чтобы во время работы можно было проверить ширину разрабатываемой прорези, на тросах земснарядов, рабо­ тающих папильонажным способом, навешивают бирки (марки),

показывающие край прорези. Кроме того, кромки прорези мо­

гут быть найдены при помощи наметки.

Когда снаряд находится в поперечных створах, сравнивают длину выбранного станового троса, по которому определяют дли­ ну разработанной части прорези, с длиной прорези, обозначен­ ной поперечным створом. В случае расхождений длина, опреде­ ленная по выбиранию троса, корректируется.

Правильность установки створ контролируется вахтенным

начальником и командиром земснаряда.

ОРГАНИЗАЦИЯ ДНОУГЛУБИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

Виды дноуглубительных работ. К дноуглублению, являю­ щемуся основным видом путевых работ на свободных реках,

относятся землечерпательные, скалоуборочные и выправительные работы. С их помощью на водных путях улучшают судо­ ходные условия и поддерживают в меженный период навигации гарантированные габариты пути, а при повышенных уровнях воды —дифференцированные глубины.

Дноуглубительные землечерпательные работы подразделяют­ ся на транзитные, внетранзитные и строительные.

К транзитным относятся землечерпательные работы, выполняемые на водных путях, к в н е т р а н з и т;ч ы м — на подходах к портам, пристаням, затонам и в затонах и др., а к строительным — работы, связанные с постройкой гидро сооружений.

Транзитные дноуглубительные работы могут быть капи­ тального характера — работы по коренному улучшению судоходных условий на продолжительный период и экспл у а -

91